gov-civil-vilareal.ptΜαύροι νάνοι σουπερνόβα: Οι τελευταίες εκρήξεις στο Σύμπαν
>Ιδού μια ευτυχισμένη σκέψη: Το Σύμπαν μπορεί να τελειώσει με ένα κλαψούρισμα και ένα κτύπημα. Πολλά κτυπήματα.
Υπολογισμοί που έγιναν από αστροφυσικό δείχνουν ότι στο πολύ μέλλον, το Σύμπαν θα έχει εξήντα εκατομμύρια αντικείμενα που ονομάζονται μαύροι νάνοι , και ότι τελικά μπορούν να εκραγούν σαν σουπερνόβα . Στην πραγματικότητα, μπορεί να αντιπροσωπεύουν τα τελευταία πράγματα που μπορεί να κάνει το Σύμπαν.
Αλλά αυτό δεν θα συμβεί για πολύ καιρό. Πολύ, πολύ, πολύ καιρό*. Τόσο καιρό από τώρα δυσκολεύομαι να καταλάβω πώς να εξηγήσω πόσο καιρό θα είναι. Θα το καταφέρω - ο εγκέφαλός σας θα παρασυρθεί από αυτό, το υπόσχομαι - αλλά πρέπει πρώτα να μιλήσουμε λίγο για τα αστέρια, την πυρηνική σύντηξη και την ύλη.
Αστέρια όπως ο Sunλιος απελευθερώνουν ενέργεια καθώς συγχωνεύουν άτομα υδρογόνου σε άτομα ηλίου στους πυρήνες τους . Μοιάζει πολύ με τον τρόπο λειτουργίας μιας βόμβας υδρογόνου, αλλά σε τεράστια κλίμακα. ο Sunλιος εξάγει την ισοδύναμη ενέργεια εκατό δισεκατομμυρίων βομβών ενός μεγατόνου. Κάθε δεύτερος .
Τελικά το υδρογόνο τελειώνει. Πολλά περίπλοκα πράγματα μπορούν να συμβούν στη συνέχεια, ανάλογα με το πόσο τεράστιο είναι το αστέρι, τι περιέχει και πολλά άλλα . Αλλά για αστέρια έως και 8 - 10 φορές τη μάζα του theλιου, όλα τα εξωτερικά στρώματα απομακρύνονται, εκθέτοντας τον πυρήνα στο διάστημα. ένας πυρήνας που έχει γίνει μια μπάλα υλικού τόσο συμπιεσμένοι περίεργοι κανόνες κβαντομηχανικής μπαίνουν στο παιχνίδι. Αποτελείται ακόμα από ατομικούς πυρήνες (όπως οξυγόνο, μαγνήσιο, νέον και άλλα τέτοια) και ηλεκτρόνια, αλλά είναι υπό απίστευτος πιέσεις, με τους πυρήνες να αγγίζουν πρακτικά. Ονομάζουμε ένα τέτοιο υλικό εκφυλισμένη ύλη , και το ίδιο το αντικείμενο ονομάζεται λευκός νάνος .
Ο πλησιέστερος λευκός νάνος σε εμάς, ο Σείριος Β, έχει τη μάζα του theλιου αλλά το μέγεθος της Γης. Για σύγκριση, ο Sunλιος είναι πάνω από 100 φορές ευρύτερος από τη Γη. Πίστωση: ESA και NASA
Για αστέρια σαν αυτό, αυτό είναι λίγο πολύ το τέλος του δρόμου. Το είδος της διαδικασίας σύντηξης που απολάμβαναν για δισεκατομμύρια χρόνια - θερμοπυρηνικός σύντηξη, όπου (απλουστευμένα) οι ατομικοί πυρήνες είναι τόσο καυτοί που χτυπούν ο ένας στον άλλο και λιώνουν - δεν μπορούν να λειτουργήσουν άλλο. Ο λευκός νάνος γεννιέται πολύ ζεστός, εκατοντάδες χιλιάδες βαθμοί Κελσίου, αλλά χωρίς συνεχή πηγή θερμότητας αρχίζει να κρυώνει.
Αυτή η διαδικασία διαρκεί δισεκατομμύρια χρόνια. Οι λευκοί νάνοι που σχηματίστηκαν στο πρώιμο σύμπαν είναι μόλις τώρα αρκετά δροσεροί για να είναι κόκκινοι, περίπου 4.000 ° C.
Αλλά το Σύμπαν είναι νέο, μόλις 14 δισεκατομμυρίων ετών. Σε πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους, αυτοί οι λευκοί νάνοι θα κρυώσουν περαιτέρω. Τελικά, θα κρυώσουν μέχρι το απόλυτο μηδέν: -273 ° C. Αυτό θα πάρει τρισεκατομμύρια χρόνια, αν όχι τετραεκατομμύρια . Πολύ περισσότερο από ό, τι είχε ήδη υπάρξει το Σύμπαν.
Αλλά σε εκείνο το σημείο τα εκφυλισμένα αντικείμενα δεν θα εκπέμπουν κανένα φως. Θα είναι σκοτεινά, γι 'αυτό τα ονομάζουμε μαύροι νάνοι .
Έτσι είναι αυτό; Απλώς μαύροι νάνοι που κάθονται εκεί έξω, παγωμένοι, για πάντα;
Έργα τέχνης που απεικονίζουν έναν μαύρο νάνο στο μακρινό μέλλον. ένα νεκρό αστέρι που κάποτε ήταν σαν τον Sunλιο. Αυτό είναι κάπως φανταστικό. Μέχρι τη στιγμή που υπάρχουν μαύροι νάνοι, όλα τα αστέρια στο Σύμπαν θα πρέπει επίσης να είναι νεκρά. Πίστωση: Baperookamo / Wikimedia Commons / Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International
Λοιπόν, ίσως όχι, και εδώ τα πράγματα αρχίζουν να γίνονται περίεργα (ναι, το ξέρω, είναι ήδη περίεργα, αλλά απλά περιμένετε μερικές παραγράφους). Επί του παρόντος, οι φυσικοί πιστεύουν ότι τα πρωτόνια, ένα από τα πιο βασικά από τα υποατομικά σωματίδια, μπορεί να χαλάσει αυθόρμητα . Κατά μέσο όρο αυτό διαρκεί πολύ. Πειραματικά στοιχεία έδειξαν ότι ο χρόνος ημίσειας ζωής του πρωτονίου μπορεί να είναι τουλάχιστον 103. 4χρόνια. Αυτό είναι ένα τρισεκατομμύριο τρισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερο από την τρέχουσα εποχή του Σύμπαντος.
Αν είναι αλήθεια, αυτό σημαίνει ότι τα πρωτόνια μέσα στους ατομικούς πυρήνες στους μαύρους νάνους θα αποσυντεθούν. Αν το κάνουν, τότε μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, 1035ή περισσότερα χρόνια, οι μαύροι νάνοι θα ... εξατμιστούν. Ομοφυλόφιλος. Χαμένος. Σε εκείνο το σημείο όλα όσα θα απομείνουν είναι ακόμη πιο πυκνά αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες .
Έργα τέχνης που απεικονίζουν το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει ένα αστέρι νετρονίων. Πίστωση: Casey Reed / Penn State University
τι είναι η ταινία jackie
Αλλά η αποσύνθεση των πρωτονίων, ενώ προβλέπεται από την τρέχουσα θεωρία σωματιδίων, δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί. Τι κι αν τα πρωτόνια μη φθορά? Τι συμβαίνει τότε με τους μαύρους νάνους;
Εκεί έρχεται αυτό το νέο χαρτί . Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν και άλλα εφέ κβαντομηχανικής που γίνονται σημαντικά, όπως σήραγγα . Οι ατομικοί πυρήνες είναι φορτωμένοι με πρωτόνια, τα οποία έχουν θετικό φορτίο, οπότε οι πυρήνες απωθούνται μεταξύ τους. Είναι όμως πολύ κοντά στο κέντρο του μαύρου νάνου. Η κβαντική μηχανική λέει ότι τα σωματίδια μπορούν ξαφνικά να πηδήξουν στο διάστημα πολύ μικρές αποστάσεις (αυτό είναι το τμήμα της σήραγγας, και φυσικά είναι πολύ πιο περίπλοκο από την υπερβολικά απλή σύνοψη μου εδώ), και αν ένας πυρήνας πηδήξει αρκετά κοντά στον άλλο, kablam! Συνδέονται, σχηματίζουν έναν βαρύτερο πυρήνα στοιχείων και απελευθερώνουν ενέργεια.
Αυτό είναι διαφορετικό από τη θερμοπυρηνική σύντηξη, η οποία χρειάζεται πολύ θερμότητα. Αυτό το είδος δεν χρειάζεται καθόλου θερμότητα, αλλά χρειάζεται πραγματικά υψηλή πυκνότητα, έτσι ονομάζεται πυκνοπυρηνική σύντηξη ( με καμάρι στα αρχαία ελληνικά σημαίνει πυκνός ).
Με την πάροδο του χρόνου, οι πυρήνες μέσα στον μαύρο νάνο λιώνουν, πολύ αργά. Η θερμότητα που απελευθερώνεται είναι ελάχιστη, αλλά το συνολικό αποτέλεσμα είναι ότι γίνονται ακόμα πιο πυκνά. Επίσης, όπως στα κανονικά αστέρια, οι πυρήνες που συγχωνεύονται δημιουργούν βαρύτερους πυρήνες, μέχρι και σίδηρο.
Αυτό είναι πρόβλημα . Τα αποτελέσματα που κρατούν το αστέρι απέναντι στη δική του έντονη βαρύτητα είναι η πίεση εκφυλισμού μεταξύ των ηλεκτρονίων. Όταν προσπαθείτε να συγχωνεύσετε σίδηρο τρώει ηλεκτρόνια. Εάν αρκετές σιδήρες ασφαλίσουν τα ηλεκτρόνια φεύγουν, η υποστήριξη για το αντικείμενο πηγαίνει μαζί του και καταρρέει.
Έργα τέχνης μιας πυρήνας κατάρρευσης πυρήνα, ενός υπερ-σουπερνόβα. Πίστωση: NASA/Dana Berry/Skyworks Digital
Αυτό συμβαίνει και με τα κανονικά αστέρια. Πρέπει να είναι αρκετά μαζικά, περισσότερο από 8-10 φορές τη μάζα του Sunλιου (οπότε ο πυρήνας είναι τουλάχιστον 1,5 περίπου φορές της μάζας του Sunλιου). Αλλά για αστέρια σαν αυτά ο πυρήνας καταρρέει ξαφνικά, οι πυρήνες συντρίβονται και σχηματίζουν μια μπάλα νετρονίων, αυτό που ονομάζουμε αστέρι νετρονίων . Αυτό απελευθερώνει επίσης ένα παρτίδα ενέργειας, δημιουργώντας ένα σουπερνόβα.
Αυτό θα συμβεί και με τους μαύρους νάνους! Όταν συσσωρευτεί αρκετός σίδηρος, και αυτοί θα καταρρεύσουν και θα εκραγούν, αφήνοντας πίσω τους ένα αστέρι νετρονίων.
Όμως η πυρηνοπυρηνική σύντηξη είναι μια αγωνιώδη αργή διαδικασία. Πόσο καιρό θα πάρει αυτό πριν από την ξαφνική κατάρρευση και το καμπού;
Ναι, υποσχέθηκα νωρίτερα ότι θα εξηγήσω αυτόν τον αριθμό. Για τους μαύρους νάνους με τη μεγαλύτερη μάζα, που θα καταρρεύσουν πρώτα, ο μέσος χρόνος που χρειάζεται είναι, 101.100χρόνια .
Αυτό είναι 10 προς την 1.100η ισχύ. Γράψιμο, είναι ένα 1 ακολουθούμενο από εννιακόσια μηδενικά.
πώς να πάρετε πίσω τον πρώην φίλο σας
Εγώ… δεν έχω αναλογίες για πόσο καιρό είναι. Είναι πολύ μεγάλος αριθμός για να έχει κανενός είδους λογική σημασία για τις αξιολύπητες σφαίρες του κρέατος ή των κρανίων.
Θέλω να πω, σοβαρά, εδώ γράφεται:
Δηλαδή, έλα. 10^1100η ισχύς που διαγράφηκε. Πίστωση: Phil Plait
Είναι ένα παρτίδα των μηδενικών. Μη διστάσετε να βεβαιωθείτε ότι πήρα τον αριθμό σωστά.
Προσπάθησα να το χωρίσω σε μικρότερες μονάδες που έχουν νόημα, αλλά ελάτε. Ένας από τους μεγαλύτερους αριθμούς που ονομάσαμε είναι ο α γκουγκολ , που είναι 10100, ένα που ακολουθείται από 100 μηδενικά.
Ο παραπάνω αριθμός είναι γκούγκολέντεκα, ένα googol στην 11η δύναμη.
τι συνέβη στα ΜΜΕ κοινής λογικής τη Δευτέρα
Και αυτοί είναι οι μαύροι νάνοι που φεύγουν πρώτα . Οι χαμηλότερης μάζας χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο.
Πόσο περισσότερο? Δεν χαίρομαι ιδιαίτερα που ρωτήσατε. Καταρρέουν μετά από περίπου 1032.000χρόνια.
Δεν είναι τυπογραφικό λάθος. Είναι δέκα με την τριάντα δύο χιλιάδες δύναμη. Ενα με 32.000 μηδενικά μετά από αυτό .
Εντάξει τότε.
Θα σημειώσω ότι πρόκειται για αστέρια που ξεκινούν πιο μαζικά από τον Sunλιο. Αστέρια σαν τα δικά μας δεν είναι αρκετά μαζικά για να προχωρήσει η πυρηνοπυρηνική σύντηξη - δεν έχουν αρκετή μάζα για να συμπιέσουν τον πυρήνα στην πυκνότητα που απαιτείται γι 'αυτό - οπότε όταν μετατρέπονται σε μαύρους νάνους, αυτό είναι λίγο πολύ. Μετά από αυτό, τίποτα.
Υποθέτοντας ότι τα πρωτόνια δεν αποσυντίθενται, θα το σημειώσω ξανά. Πιθανότατα το κάνουν, οπότε ίσως όλα αυτά να παίζουν μόνο με τη φυσική χωρίς ένα πραγματικό αποτέλεσμα που μπορούμε να δούμε (όχι έτσι κι αλλιώς). Or ίσως κάνουμε λάθος για τα πρωτόνια και σε αυτό το αφάνταστα μακρινό μέλλον το Σύμπαν θα αποτελείται από αστέρια νετρονίων, μαύρες τρύπες, μαύρους νάνους χαμηλής μάζας όπως ο Sunλιος και κάτι σαν έξι εκατομμύριο μαύροι νάνοι που μια μέρα θα καταρρεύσουν και θα εκραγούν.
Μια προσομοίωση για το πώς θα φαινόταν μια μαύρη τρύπα με έναν δίσκο αερίου που στροβιλίζεται γύρω της, δεδομένων των παράξενων επιδράσεων της έντονης βαρύτητάς της στο φως από το δίσκο. Πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA/Jeremy Schnittman
Μαύρες τρύπες, θα σημειώσω, εξατμίζεται επίσης , και το τελευταίο από αυτά θα πρέπει να πάει σε λιγότερο από χρόνια googol. Αν ναι, τότε οι σουπερνόβα μαύρου νάνου μπορεί να είναι τα τελευταία ενεργειακά γεγονότα που μπορεί να συγκεντρώσει το Σύμπαν. Μετά από αυτό, τίποτα. Θερμικός θάνατος. Άπειρο κρύο για άπειρο χρόνο.
Ω, γίνετε χειρότερα. Το Σύμπαν διαστέλλεται, αλλά το μέρος του που μπορούμε να δούμε, το αισθητός Σύμπαν, στην πραγματικότητα συρρικνώνεται. Αυτό έχει να κάνει με τη σκοτεινή ενέργεια και την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, την οποία έχω εξηγήσει αλλού . Αλλά μέχρι να αρχίσουν να εκρήγνυνται οι μαύροι νάνοι, το Σύμπαν που μπορούμε να δούμε θα έχει συρρικνωθεί στο μέγεθος του δικού μας γαλαξία. Λοιπόν, τι έχει απομείνει από τότε. Οι πιθανότητες είναι ότι οι μαύροι νάνοι θα είναι διάσπαρτοι τόσο πολύ μέχρι τότε που δεν θα έχουμε καν έναν στο παρατηρήσιμο πλαίσιο μας.
Αυτό είναι ένα σκίσιμο. Θα νομίζατε ότι η αναμονή τόσο πολύ θα είχε κάποια ανταμοιβή.
Γιατί λοιπόν να προχωρήσουμε στα μέτρα για να υπολογίσουμε όλα αυτά; Πραγματικά πιστεύω ότι είναι καλή ιδέα. Πρώτον, η επιστήμη δεν χάνεται ποτέ. Είναι πιθανό όλα αυτά να είναι σωστά.
Επίσης, η πράξη του υπολογισμού θα μπορούσε να αποφέρει ενδιαφέροντα δευτερεύοντα αποτελέσματα, πράγματα που έχουν συνέπειες για το εδώ και το τώρα που θα μπορούσαν να παρατηρηθούν (όπως η αποσύνθεση των πρωτονίων). Θα μπορούσε να υπάρξει κάποιο απτό όφελος.
Αλλά πραγματικά, για τα χρήματά μου, αυτή η πράξη θεαματικής φαντασίας είναι η επιστήμη. Ξεπέρασε τα όρια! Ξεπεράστε τα όρια! Ρωτήστε: «Τι ακολουθεί; Τι γίνεται μετά; » Αυτό διευρύνει τα σύνορά μας, σπρώχνει πίσω στους περιορισμούς μας και ελευθερώνει τον εγκέφαλο - εντός των ορίων της γνωστής φυσικής και μαθηματικών - να ακολουθήσει δρόμους που αλλιώς δεν έχουν ανακαλυφθεί.
Η αναζήτηση της αλήθειας μπορεί να είναι δύσκολη, αλλά οδηγεί στην κατανόηση και υπάρχει ομορφιά σε αυτό.
* Αυτό συνδέεται με ένα άρθρο που έγραψε ο συνάδελφός μου SYFY WIRE Jeff Spry σχετικά με αυτό το θέμα όταν πρωτοεμφανίστηκε πριν λίγο καιρό. Μας δίνει μια καλή σύνοψη, αλλά αφού διάβασα το χαρτί, ήθελα να κάνω μια βαθύτερη βουτιά. Και, για να είμαι ειλικρινής, θα μπορούσα να γράψω ένα άρθρο τρεις φορές τόσο πολύ σε αυτό το θέμα. Εδώ γίνονται πολλά.
